(57)【要約】  本発明は、第１の温度を有する冷却流体の流入流れのための供給導管（５）と、第２の温度を有する冷却流体の戻り流れのための戻し導管（８）であって、第２の温度が第１の温度よりも高い、戻し導管（８）とを有する地域冷却グリッド（１）と、第１の建物（２）から熱を吸収するように構成されるとともに熱交換器入口（１４ａ）及び熱交換器出口（１４ｂ）を有する熱交換器（９）を備える局所冷却システム（３００）と、第１又は第２の建物（２）を加熱するように構成されるとともにヒートポンプ入口（１５ａ）及びヒートポンプ出口（１５ｂ）を有するヒートポンプ（１０）を備える局所加熱システム（２００）と、を備える複合冷却加熱システム（１００）に言及する。熱交換器入口（１４ａ）は、地域冷却グリッド（１）の供給導管（５）に接続され、また、ヒートポンプ入口（１５ａ）は、地域冷却グリッド（１）の戻し導管（８）と熱交換器出口（１４ｂ）とに接続される。
2019519745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
快適な冷却需要を満たすために使用される地域冷却グリッド（１）であって、
水、不凍液、又は、これらの混合物の形態を成す冷却流体の流入流れを導く供給導管（５）であり、前記冷却流体の流入流れが４〜１２℃の範囲内の第１の温度を有する、供給導管（５）と、
第２の温度を有する冷却流体の戻り流れを導く戻し導管（８）であり、前記第２の温度が前記第１の温度よりも高く、前記第２の温度が１０〜１８℃の範囲内である、戻し導管（８）と、
前記戻し導管（８）の流入する冷却流体を前記第２の温度から前記第１の温度まで冷却する地域冷却プラント（４）と、
複数の消費冷却装置（７）であり、それぞれが前記消費冷却装置（７）に入る冷却流体の冷気を費やすことにより冷却流体を加熱するように構成され、加熱された冷却流体が前記戻し導管（８）に戻される、複数の消費冷却装置（７）と、
を有し、
前記冷却流体が、前記供給導管（５）と前記戻し導管（８）との間の圧力差によって前記地域冷却グリッド内で循環され、前記供給導管（５）内の圧力が前記戻し導管（８）内の圧力よりも高い、地域冷却グリッド（１）と、
第１の建物（２）から熱を吸収するように構成され、熱交換器入口（１４ａ）及び熱交換器出口（１４ｂ）を有する熱交換器（９）を備える局所冷却システム（３００）と、
第１又は第２の建物（２）を加熱するように構成され、ヒートポンプ入口（１５ａ）及びヒートポンプ出口（１５ｂ）を有するヒートポンプ（１０）を備える局所加熱システム（２００）と、
を備え、
前記熱交換器入口（１４ａ）が前記地域冷却グリッド（１）の前記供給導管（５）に接続され、
前記ヒートポンプ入口（１５ａ）が前記地域冷却グリッド（１）の前記戻し導管（８）と前記熱交換器出口（１４ｂ）とに接続される、
複合冷却加熱システム（１００）。
【請求項２】
前記ヒートポンプ入口（１５ａ）、前記熱交換器出口（１４ｂ）、及び、前記戻し導管（８）が相互接続される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記熱交換器入口（１４ａ）が前記ヒートポンプ出口（１５ｂ）に更に接続される請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱交換器入口（１４ａ）、前記ヒートポンプ出口（１５ｂ）、及び、前記供給導管（５）が相互接続される請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ヒートポンプ入口（１５ａ）又は前記ヒートポンプ出口（１５ｂ）に配置されるとともに、前記戻し導管（８）と前記供給導管（５）との間の圧力差に打ち勝つように構成されるポンプ（１６）を更に備える請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記局所加熱システム（２００）は、前記ポンプ（１６）を制御して前記ヒートポンプ（１０）を通じて流れる冷却流体の流量を調整するように構成される第１のコントローラ（１７）を更に備える請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記局所加熱システム（２００）は、前記ヒートポンプ（１０）の前記出口（１５ｂ）における冷却流体の温度に関連するデータを決定するように構成される温度センサ（Ｔ１）を更に備え、前記第１のコントローラ（１７）は、前記ヒートポンプ（１０）の前記出口（１５ｂ）における冷却流体の温度に関連する前記データに基づいて前記ポンプ（１６）を制御するように構成される請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記局所加熱システム（２００）は、熱放射体（１２）と、前記熱放射体（１２）の加熱需要に関連するデータを決定するように構成される熱需要センサ（２１）とを更に備え、前記第１のコントローラ（１７）は、前記熱放射体（１２）の加熱需要に関連する前記データに基づいて前記ポンプ（１６）を制御するように構成される請求項６又は７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のコントローラ（１７）は、前記ヒートポンプ（１０）の動作を制御するように更に構成される請求項６から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記局所冷却システム（３００）は、前記熱交換器入口（１４ａ）又は前記熱交換器出口（１４ｂ）に配置されて前記熱交換器（９）を通じて流れる冷却流体の流量を調整するように構成されるフローバルブ（１８）を更に備える請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記局所冷却システム（３００）は、フローバルブ（１８）を制御して前記熱交換器（９）を通じて流れる冷却流体の流量を調整するように構成される第２のコントローラ（１９）を更に備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記局所冷却システム（３００）は、前記熱交換器（９）の前記出口（１４ｂ）における冷却流体の温度に関連するデータを決定するように構成される温度センサ（Ｔ２）を更に備え、前記第２のコントローラ（１９）は、前記熱交換器（９）の前記出口（１４ｂ）における冷却流体の温度に関連する前記データに基づいて前記フローバルブ（１８）を制御するように構成される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記局所冷却システム（４００）は、冷却器（１１）と、前記冷却器（１１）の加熱需要に関連するデータを決定するように構成される冷却需要センサ（２０）とを更に備え、前記第２のコントローラ（１７）は、前記冷却器（１１）の冷却需要に関連する前記データに基づいて前記フローバルブ（１８）を制御するように構成される請求項１１又は１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１及び第２のコントローラ（１７，１９）が単一のコントローラとして組み合わされる請求項６及び１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複合冷却加熱システム（１００）は、第３の建物（２’）を加熱するように構成される更なる局所加熱システム（４００）を更に備え、この更なる局所加熱システム（４００）は、前記地域冷却グリッド（１）の前記戻し導管（８）に接続される入口（１５ａ’）と前記地域冷却グリッド（１）の前記供給導管（５）に接続される出口（１５ｂ’）とを有する更なるヒートポンプ（１０’）を備える請求項１から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の局所加熱システムと建物の局所冷却システムとが地域冷却グリッドと相互作用する複合加熱冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
世界中の殆ど全ての大型開発都市は、それらのインフラに組み込まれる少なくとも２つのタイプのエネルギー分配グリッド、すなわち、加熱を行うための１つのグリッド及び冷却を行うための１つのグリッドを有する。加熱を行うためのグリッドは、例えば、快適さ及び／又はプロセス加熱、及び／又は高温水道水調製をもたらすために使用され得る。冷却を行うためのグリッドは、例えば、快適冷却及び／又はプロセス冷却をもたらすために使用される。
【０００３】
加熱を行うための一般的なグリッドは、快適さ及び／又はプロセス加熱、及び／又は高温水道水調製をもたらすガスグリッド又は電気グリッドである。加熱を行うための別のグリッドは地域加熱グリッドである。地域加熱グリッドは、一般的には水の形態を成す加熱された伝熱流体を都市の建物に供給するために使用される。中央に配置される加熱・圧送プラントが、加熱された伝熱流体を加熱して分配するために使用される。加熱された伝熱流体は、１つ以上の供給導管を介して建物に供給され、１つ以上の戻し導管を介して加熱・圧送プラントに戻される。局所的に建物では、加熱された伝熱流体からの熱がヒートポンプを介して抽出される。
【０００４】
冷却を行うための一般的なグリッドは電気グリッドである。電気は、例えば、冷蔵庫や冷凍庫を作動させるため又は快適な冷却を行うための空調機を作動させるために使用され得る。冷却を行うための別のグリッドは地域冷却グリッドである。地域冷却グリッドは、一般的には水の形態を成す冷却された伝熱流体を都市の建物に供給するために使用される。中央に配置される冷却・圧送プラントが、このようにして冷却された伝熱流体を冷却して分配するために使用される。冷却された伝熱流体は、１つ以上の供給導管を介して建物に供給され、１つ以上の戻し導管を介して冷却・圧送プラントに戻される。局所的に建物では、冷却された伝熱流体からの冷気がヒートポンプを介して抽出される。
【０００５】
加熱及び／又は冷却のためのエネルギーの使用は着実に増加しており、そのため、環境に悪影響が及ぶ。エネルギー分配グリッドに分配されるエネルギーの利用を改善することによって、環境への悪影響を低減することができる。したがって、既存のグリッドを含むエネルギー分配グリッドに分配されるエネルギーの利用を改善する必要がある。加熱／冷却をもたらすことは、それがエンジニアリングプロジェクトに及ぶときに巨額の投資も必要とするため、コストを削減する努力が絶えず行われている。したがって、都市の加熱及び冷却に持続可能な解決策を提供する方法の改善が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、前述の問題の少なくとも幾つかを解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様によれば、複合冷却加熱システムが提供される。複合システムは地域冷却グリッドを備え、地域冷却グリッドは、
４〜１２℃の範囲内の第１の温度を有する冷却流体の流入流れのための供給導管と、第２の温度を有する冷却流体の戻り流れのための戻し導管とを有し、第２の温度が第１の温度よりも高く、第２の温度が１０〜１８℃の範囲であり、
第１の建物から熱を吸収するように構成されるとともに、熱交換器入口及び熱交換器出口を有する熱交換器を備える局所冷却システムと、第１又は第２の建物を加熱するように構成されるとともに、ヒートポンプ入口及びヒートポンプ出口を有するヒートポンプを備える局所加熱システムと、を有し、
熱交換器入口が地域冷却グリッドの供給導管に接続され、ヒートポンプ入口が地域冷却グリッドの戻し導管と熱交換器出口とに接続される。
【０００８】
本発明によれば、地域冷却グリッドは、建物の局所冷却システム及び建物の局所加熱システムの両方に役立つという二重の目的を果たす。２つの局所システムは、１つの同じ建物内に配置されてもよいが、異なる建物内に配置されてもよい。局所冷却システムは、一般的には快適な冷却をもたらすために使用されるシステムであるが、局所加熱システムは、一般的には、建物を加熱する及び／又は水道水を加熱するために使用されるシステムである。この新たな二重目的のために地域冷却グリッドを使用することにより、地域冷却グリッド及び地域加熱グリッドの両方にアクセスする際の多大な投資を避けることができ或いは大幅に削減することができる。複合システムは既存の地域冷却グリッドに設置されてもよい。
【０００９】
また、供給導管及び戻し導管の両方で利用できるエネルギーが使用される。地域冷却グリッドの戻し導管で利用できる熱エネルギーは、従来は廃棄エネルギーと見なされるが、本発明のシステムにより、廃熱エネルギーを使用して、局所加熱システムのヒートポンプを動作させるのに必要なエネルギー消費量を下げることができる。これは、ヒートポンプの入口に「予熱された」加熱流体を供給できるからである。これがヒートポンプに作用する負荷を減少させ、それにより、ヒートポンプの設計容量を減らして、全体的な投資コストも低減できる。
【００１０】
ヒートポンプ入口、熱交換器出口、及び、戻し導管が相互に接続されてもよい。
【００１１】
熱交換器入口はヒートポンプ出口に接続されてもよい。ヒートポンプ出口から出る流体は、一般に、地域冷却グリッドの供給導管内の冷却流体よりも温かい。この加熱された流体を地域冷却グリッドの戻し導管に排出する、したがって熱エネルギーを廃棄エネルギーとして処理する代わりに、それを熱交換器への貴重な入力エネルギーとして使用することができる。これが熱交換器に作用する負荷を減少させ、それにより、熱交換器の設計容量を減らして、結果的に全体の投資コストも低減できる。
【００１２】
熱交換器入口、熱ポンプ出口、及び、供給導管が相互に接続されてもよい。
【００１３】
複合冷却加熱システムは、第３の建物を加熱するように構成される更なる局所加熱システムを更に備えてもよく、この更なる局所加熱システムは、地域冷却グリッドの戻し導管に接続される入口と地域冷却グリッドの供給導管に接続される出口とを有する更なるヒートポンプを備える。
【００１４】
更なる局所加熱システムを使用して、建物に熱を供給すること、すなわち、熱を快適にする及び／又は水道水を加熱することができる。第３の建物は、第１の建物とは異なる目的のために使用される建物、したがって、昼夜の異なる時間に加熱／冷却を必要とする建物であってもよい。一例において、第１の建物は、昼間に快適さを求めるオフィスビル又は事業所であってもよく、一方、第３の建物は、主に夕方、夜間及び週末に快適さを求める住宅である。
【００１５】
本発明の更なる適用範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになる。しかしながら、本発明の範囲内の様々な変更及び修正がこの詳細な説明から当業者に明らかになるため、詳細な説明及び特定の実施例が本発明の好ましい実施形態を示しつつ単なる例示として与えられているにすぎないことが理解されるべきである。
【００１６】
したがって、記載された装置及び記載された方法のステップの特定の構成要素部分にこの発明が限定されないことが理解されるべきである。これは、そのような装置及び方法が変化し得るからである。本明細書中で使用される用語が、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定しようとするものではないことも理解されるべきである。本明細書中及び添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、及び、「前記（ｓａｉｄ）」は、文脈が別段に明確に指示しなければ要素のうちの１つ以上が存在することを意味するようになっていることに留意すべきである。したがって、例えば、「１つのユニット」又は「そのユニット」への言及は、幾つかの装置などを含んでもよい。更に、「備える」、「含む」、「含んでいる」という用語、及び、同様の表現は、他の要素又はステップを排除しない。
【００１７】
ここで、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明のこれらの及び他の態様について更に詳しく説明する。図は、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために与えられる。同様の参照番号は全体にわたって同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】建物と相互作用する従来技術の地域冷却グリッドの概略図であり、それぞれの建物が局所冷却システムを有する。
【図２】本発明の複合加熱冷却システムの概略図である。
【図３】別個の建物に配置される更なる局所加熱システムを備える本発明の複合加熱冷却システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付図面を参照して、本発明を更に十分に説明する。しかしながら、この発明は、多くの異なる形態で具現化することができるとともに、本明細書中に記載される実施形態に限定されるように解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底且つ完全のために及び本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために与えられる。
【００２０】
図１に関連して、従来技術に係る地域冷却グリッド１について説明する。地域冷却グリッド１は、冷却を必要としているオフィスビル、事業所、居住用住宅、及び、工場などの建物２内に配置される局所冷却システム３に冷却流体を供給する１つ以上の液圧ネットワーク（図示せず）によって形成される。典型的な地域冷却グリッド１は、冷却流体を冷却する地域冷却プラント４を備える。地域冷却プラントは、一例として、湖水を使用する発電所であってもよい。冷却された冷却流体は、導管ネットワーク６の一部を形成する供給導管５を介して、建物２内に配置される局所分散型消費冷却装置７に輸送される。言うまでもなく、１つの同じ建物２が幾つかの消費冷却装置７を備えてもよい。消費冷却装置７の例はエアコン及び冷蔵庫である。
【００２１】
冷却済みの冷却流体の冷却が消費冷却装置７で消費されると、冷却流体の温度が上昇し、また、このように加熱された冷却流体は、導管ネットワーク６の一部を形成する戻し導管８を介して地域冷却プラント４に戻される。
【００２２】
地域冷却グリッド１は、快適な冷却要求を満たすために使用される。供給導管５内の冷却流体の温度は一般に４−１２℃である。戻し導管８内の戻り温度は一般に１０−１８℃である。
【００２３】
液圧ネットワークの供給導管と戻し導管との間の駆動圧力差は、常に、いわゆる「圧円錐」をもたらし、それにより、供給導管５内の圧力は戻し導管８内の圧力よりも高い。この圧力差は、地域冷却プラントと冷却消費装置との間の液圧ネットワーク内で冷却流体を循環させる。
【００２４】
地域冷却グリッド１で使用される導管は、通常、最大圧力が０．６又は１ＭＰａ、最大温度が約５０°Ｃになるように設計されたプラスチック製の非絶縁導管である。また、冷却流体、したがってエネルギーキャリアは一般に水であるが、他の流体又は流体混合物が使用されてもよいことが理解されるべきである。幾つかの非限定的な例は、アンモニア、不凍液（グリコールなど）、油、及び、アルコールである。混合物の非限定的な例は、グリコールなどの凍結防止剤が添加されて成る水である。戻された冷却流体のエネルギー含量は、従来技術によれば、廃棄エネルギーと見なされる。
【００２５】
ここで、本発明の複合冷却加熱システム１００を概略的に開示する図２を参照する。複合冷却加熱システムは、その最も広い意味で、局所加熱システム２００及び局所冷却システム３００を備える。２つの局所システム２００，３００は、図２に開示されるように１つの同じ建物２内に配置され得る又は別個の建物内に配置され得る。２つのシステム２００，３００は地域冷却グリッド１に接続される。理解を容易にするために、地域冷却グリッド１は、供給導管５の一部及び戻し導管８の一部によって開示される。局所冷却システム３００は、熱交換器９を介して地域冷却グリッド１と相互接続する。局所加熱システム２００は、ヒートポンプ１０を介して地域冷却グリッドと相互接続する。
【００２６】
地域冷却グリッド１は、図１に関連して前述したのと同じ形態を有し、したがって、過度の繰り返しを避けるために、地域冷却グリッド１について前述した節を参照されたい。しかしながら、本発明に関連して、地域冷却システム１は冷却のためだけに使用されない。
【００２７】
局所冷却システム３００は冷却器１１を備える。冷却器１１は、当該技術分野において周知のものであり、例えば、冷却を必要としているオフィスビル、事業所、居住用住宅、及び、工場などの建物内の快適な冷却のために使用されてもよい。
【００２８】
冷却器１１は、熱交換器９を介して地域冷却グリッド１に接続される。そのような熱交換器は、当技術分野において良く知られており、基本的に、第１の温度を有する第１の流体を循環させる第１の閉回路９ａと、第２の温度を有する第２の流体を循環させる第２の閉回路９ｂとを備えていると見なされ得る。互いに密に隣接して延在部に沿う２つの回路９ａ、９ｂにより、２つの流体間で熱伝達が行われる。地域冷却グリッドに接続される局所冷却システム３００では、第１の回路９ａが建物２内に局所的に配置され、第２の回路９ｂが地域冷却グリッド１の一部を形成する。建物の局所冷却システムのために使用されるべき熱交換器は、一般に、換気の空気ダクト内に位置され又は建物の個々の空間内のファン駆動エアコイルコレクタ又は天井取り付け冷却バッテリを介して分配される。しかしながら、プロセス冷気は、熱交換器自体に直接に接続されてもよい。
【００２９】
本発明の文脈において、「熱交換器９の入口１４ａ」という用語は、地域冷却グリッド１からの冷却流体を熱交換器９に供給するための入口として解釈されるべきである。同様に、用語「熱交換器９の出口１４ｂ」は、熱交換器９が冷却流体を地域冷却グリッド１に戻すための出口として解釈されるべきである。
【００３０】
局所加熱システム２００は熱放射体１２を備える。熱放射体１２は、それ自体、当該技術分野において良く知られており、例えば、オフィスビル、事業所、居住用住宅、及び、工場などの建物の快適な加熱のために及び／又は水道水を加熱するために使用されてもよい。
【００３１】
熱放射体１２は、ヒートポンプ１０を介して地域冷却グリッド１に相互接続される。そのようなヒートポンプ１０は、当該技術分野において良く知られており、基本的には、第１の熱交換器と第２の熱交換器との間でブラインを循環させる閉回路１３を備える。第１の熱交換器は入口１５ａ及び出口１５ｂを有し、これらの入口１５ａ及び出口１５ｂを介して、ヒートポンプ１０は、第１の流体、この場合には地域冷却グリッド１の冷却流体の流れを循環させる第１の回路１３ａに接続される。同様に、第２の熱交換器は入口及び出口を有し、これらの入口及び出口を介して、ヒートポンプ１０は、第２の流体、この場合は局所加熱システム２００の加熱流体の流れを循環させる第２の回路１３ｂに接続される。局所加熱システムの加熱流体は一般に水であるが、他の流体又は流体混合物が使用されてもよいことが理解されるべきである。幾つかの非限定的な例は、アンモニア、不凍液（グリコールなど）、油、及び、アルコールである。混合物の非限定的な例は、グリコールなどの凍結防止剤が添加されて成る水である。
【００３２】
本発明の文脈において、「ヒートポンプ１０の入口１５ａ」という用語は、地域冷却グリッド１の冷却流体をヒートポンプ１０に供給するための第１の回路１３ａの入口として解釈されるべきである。同様に、「ヒートポンプ１０の出口１５ｂ」という用語は、ヒートポンプ１０が冷却流体を地域冷却グリッド１に戻すための第１の回路１３ａの出口として解釈されるべきである。
【００３３】
以下では、地域冷却グリッド１と熱交換器９及びヒートポンプ１０との間の接続がそれぞれ開示される。
【００３４】
熱交換器９の入口１４ａは、地域冷却グリッド１の供給導管５に接続される。また、熱交換器９の入口１４ａは、ヒートポンプ１０の出口１５ｂに接続される。
【００３５】
熱交換器９の出口１４ｂは、地域冷却グリッド１の戻し導管８に接続される。また、熱交換器９の出口１４ｂは、ヒートポンプ１０の入口１５ａに接続される。
【００３６】
ヒートポンプ１０の入口１５ａは、地域冷却グリッド１の戻し導管８に接続される。また、ヒートポンプ１０の入口１５ａは、熱交換器９の出口１４ｂに接続される。
【００３７】
ヒートポンプ１０の出口１５ｂは、地域冷却グリッド１の供給導管５に接続される。また、ヒートポンプ１０の出口１５ｂは、熱交換器９の入口１４ａに接続される。
【００３８】
開示された実施形態では、ヒートポンプ１０の入口１５ａと、熱交換器９の出口１４ｂと、戻し導管８とが相互接続される。また、熱交換器９の入口１４ａと、ヒートポンプ１０の出口１５ｂと、供給導管５とが相互接続される。
【００３９】
熱交換器９とヒートポンプ１０と地域冷却グリッド１とのそれぞれの間のこの相互接続によって、ヒートポンプ１０及び熱交換器９の動作によりそれぞれもたらされて従来技術によれば廃棄エネルギーと見なされるエネルギー含量は、ヒートポンプ１０及び熱交換器９をそれぞれ動作させる際に貴重な入力エネルギーとして使用される。
【００４０】
より正確には、局所冷却システム３００内の冷却流体を冷却する熱交換器９によりもたらされる廃熱は、ヒートポンプ１０に入力として供給される冷却流体に伝えられてもよい。同様に、局所加熱システム２００内の加熱流体を加熱するヒートポンプ１０によりもたらされる廃冷気は、熱交換器９に入力として供給される冷却流体に伝えられてもよい。
【００４１】
局所加熱システム２００はポンプ１６を更に備えてもよい。ポンプ１６は、戻し導管８と供給導管５との間の圧力差に打ち勝つように構成される。ポンプ１６は、ヒートポンプ１０を通じて流れる冷却流体の流量を調整するように更に構成される。ヒートポンプ１０を通じた冷却流体の流量を調整すると同時にヒートポンプ１０の動作を随意的に制御することによって、ヒートポンプ１０から出力される冷却流体の温度が制御されてもよい。ポンプ１６は第１のコントローラ１７によって制御されてもよい。第１のコントローラ１７は、熱放射体１２の加熱需要に関連するデータ及び／又はヒートポンプ１０の出口１５ｂにおける冷却流体の温度に関連するデータに基づいてポンプ１６を制御してもよい。熱放射体１２の加熱需要に関連するデータは、熱放射体１２に接続される熱需要センサ２１によって決定されてもよい。ヒートポンプ１０の出口１５ｂにおける冷却流体の温度に関連するデータは、出口１５ｂに接続される温度センサＴ１によって決定されてもよい。図２には、ポンプ１６がヒートポンプ１０の入口１５ａに配置される実施形態が示される。しかしながら、ポンプ１６は、代わりに、ヒートポンプ１０の出口１５ｂに配置されてもよい。
【００４２】
局所冷却システム３００がフローバルブ１８を更に備えてもよい。フローバルブ１８は、熱交換器９を通じて流れる冷却流体の流量を調整するように構成される。熱交換器９を通じた冷却流体の流量を調整すると同時に熱交換器９の動作を随意的に制御することによって、熱交換器９から出力される冷却流体の温度が制御されてもよい。フローバルブ１８は、第２のコントローラ１９によって制御されてもよい。第２のコントローラ１９は、冷却器１１の冷却需要に関連するデータ及び／又は熱交換器９の出口１４ｂにおける冷却流体の温度に関連するデータに基づいてフローバルブ１８を制御してもよい。冷却器１１の冷却需要に関連するデータは、冷却器１１に接続される冷却需要センサ２０によって決定されてもよい。熱交換器９の出口１４ｂにおける冷却流体の温度に関連するデータは、出口１４ｂに接続される温度センサＴ２によって決定されてもよい。図２には、フローバルブ１８が熱交換器９の出口１４ｂに配置される実施形態が示される。しかしながら、フローバルブ１８は、代わりに、熱交換器９の入口１４ａに配置されてもよい。
【００４３】
図２には、第１及び第２のコントローラ１７，１９が別個のコントローラとして例示される実施形態が示される。しかしながら、代わりに、第１及び第２のコントローラ１７，１９が単一のコントローラへと組み合わされてもよい。
【００４４】
ここで、図３を参照すると、複合冷却加熱システム１００は、他の建物／−ｓ２とは別個の第３の建物２’内に配置される更なる局所加熱システム４００を更に備えてもよい。第３の建物２’は一例として住居用建物であってもよい。更なる局所加熱システム４００を除いて、複合冷却加熱システム１００は、図２に関連して前述したものと同一である。過度の繰り返しを避けるため、以下では、更なる局所加熱システム４００のみについて詳しく説明する。
【００４５】
以下に記載される特定の実施形態は、地域冷却グリッド１の戻し導管８で利用できる廃棄エネルギーをたとえそれが快適な加熱水道水又は冷却水道水のためであっても建物２’の加熱源として使用するという驚くべき発見に存する。
【００４６】
更なる局所加熱システム４００は、複合冷却加熱システム１００の一部を形成するとともに図２に関連して詳しく説明してきた形態と同じ全体的形態を有する。そのため、更なる局所加熱システム４００は、建物２’内に配置される熱放射体１２’を備える。熱放射体１２’は、ヒートポンプ１０’を介して地域冷却グリッド１に接続される。本発明の文脈において、「ヒートポンプ１０’の入口１５ａ’」という用語は、地域冷却グリッド１の冷却流体をヒートポンプに供給するための第１の回路１３ａ’の入口として解釈されるべきである。同様に、「ヒートポンプ１０’の出口１５ｂ’」という用語は、ヒートポンプが冷却流体を地域冷却グリッド１に戻すための第１の回路１３ａ’の出口として解釈されるべきである。
【００４７】
ヒートポンプ１０’の入口１５ａ’は地域冷却グリッド１の戻し導管８に接続され、また、ヒートポンプ１０’の出口１５ｂ’は地域冷却グリッド１の供給導管５に接続される。したがって、この構成により、ヒートポンプ１０’の入口１５ａ’には、地域冷却グリッド１の戻し導管８からの加熱された冷却流体が供給され得る。そのため、従来技術によれば廃棄エネルギーと見なされる戻し導管８内の加熱された冷却流体の熱が、ヒートポンプ１０’への入力として使用される。また、この構成により、ヒートポンプ１０’の出口１５ｂ’が地域冷却グリッド１の供給導管５に接続されるため、ヒートポンプ１０’から出力として供給される冷却された冷却流体は、局所地域冷却グリッド１の供給導管５に供給され、そこで冷却された冷却流体の流れと相互に混ざり合う。
【００４８】
したがって、更なる局所加熱システム４００は、地域冷却グリッド１の戻し導管８で利用できるとともに従来技術によれば廃棄エネルギーと見なされる熱を使用する。廃棄エネルギーはヒートポンプ１０’への入力として使用される。これにより、ヒートポンプ１０’には予熱流体が供給され、それにより、ヒートポンプ１０’のエネルギー消費量を低減することができる。これにより、建物２’を機能させるための全体のエネルギーコスト、及び、建物全体の投資も低減される。投資の低減は、ヒートポンプの必要とされる容量を減少できるという事実にある。同様に、負荷の減少に起因してヒートポンプの予期される寿命を延ばすことができる。また、本発明は、地域冷却グリッドの既存のインフラを冷却だけでなく加熱のためにも使用できるようにする。
【００４９】
局所加熱システム４００はポンプ１６’を更に備えてもよい。ポンプ１６’は、戻し導管８と供給導管５との間の圧力差に打ち勝つように構成される。ポンプ１６’は、ヒートポンプ１０’を通じて流れる冷却流体の流量を調整するように更に構成される。ヒートポンプ１０’を通じた冷却流体の流量を調整すると同時にヒートポンプ１０’の動作を随意的に制御することによって、ヒートポンプ１０’から出力される冷却流体の温度が制御されてもよい。ポンプ１６’はコントローラ１７’によって制御されてもよい。コントローラ１７’は、熱放射体１２’の加熱需要に関連するデータ及び／又はヒートポンプ１０’の出口１５ｂ’における冷却流体の温度に関連するデータに基づいてポンプ１６’を制御してもよい。熱放射体１２’の加熱需要に関連するデータは、熱放射体１２’に接続される熱需要センサ２１’によって決定されてもよい。ヒートポンプ１０’の出口１５ｂ’における冷却流体の温度に関連するデータは、出口１５ｂ’に接続される温度センサＴ１’によって決定されてもよい。図３には、ポンプ１６’がヒートポンプ１０’の入口１５ａ’に配置される実施形態が示される。しかしながら、ポンプ１６’は、代わりに、ヒートポンプ１０’の出口１５ｂ’に配置されてもよい。
【００５０】
加えて、開示された実施形態に対する変形は、図面、開示内容、及び、添付の特許請求の範囲の検討により、特許請求の範囲に記載される発明を実施する際に当業者によって理解されて達成され得る。
【００５１】
複合冷却加熱システムが２つの温度センサＴ１−Ｔ２を伴って例示されてきた。センサの数及びセンサの位置が変更されてもよいことが理解されるべきである。また、第１及び第２のコントローラ１７，１９への所望の入力及び所望の複雑さに応じて更なるセンサをシステムに導入できることも理解されるべきである。特に、第１及び第２のコントローラ１７，１９は、ローカル設定を考慮に入れるべく建物２内に局所的に配置される熱放射体１２及び冷却器１１と通信するようになっていてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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